To nedlagte satellitter nesten kolliderte den 29. januar, og deres nære samtale (gjenstandene savnet hverandre med anslagsvis 154 fot, eller 47 meter) fornyet oppmerksomheten for et voksende problem langt over jorden: en sky av romskøppel.
Millioner av gjenstander utgjør dette omløpende søppelvervet, der sårende fragmenter kan nå hastigheter på nesten 18.000 km / t, ifølge sju ganger raskere enn hastigheten på en kule, ifølge NASA. Rundt 500 000 stykker rusk har minst marmorstørrelse, og omtrent 20 000 gjenstander er på størrelse med en softball eller større, rapporterte NASA i 2013.
Å legge til rotet er spredningen av miniatyrsatellitter kalt cubesats. Disse 4-tommers lange (10 centimeter) terningene veier bare 3 kg. (1,4 kilo) og lanseringskostnader starter på $ 40 000; private selskaper pålegger dem av tusenvis å samle inn data og tilby internett og radiotjeneste, ifølge Los Alamos National Laboratory.
Med denne opphopningen av romstopp, konkurrerer fly- og romfartsingeniører for å utvikle teknologier og systemer som kan forhindre krasjer for å beskytte fungerende satellitter, fremtidige romoppdrag og mennesker og eiendommer på bakken, sa eksperter fra Los Alamos til Live Science.
Cirka 5000 satellitter fører nyttelast inn i bane rundt planeten vår, men bare rundt 2000 er aktive og kommuniserer med Jorden, sier David Palmer, en Los Alamos-rom og forsker med fjern sensing.
"For øyeblikket, når noe blir lansert - og en lansering kan frigjøre 100 eller flere satellitter - må operatørene og romovervåkingsfolket spore hver del maskinvare som frigjøres av raketten og bestemme individuelt hvilket stykke det er," fortalte han Levende vitenskap
Palmer er hovedetterforsker for et prosjekt som utvikler en type elektronisk lisensplate for satellitter. Dette vil gi orbiters mulighet til å kringkaste sine eiere og posisjoner så lenge de er i verdensrommet, selv etter at satellitten slutter å fungere.
Selvdrevet og laserpulserende
Den såkalte lisensplaten er omtrent på størrelse med en Scrabble-flis, liten nok til å bli båret av til og med bittesmå kubber. Kalt den ekstremt lave ressursen optiske identifikatoren, eller ELROI, produserer den en unik identifikasjonskode - et satellittlisensnummer - med en laser som blinker 1000 ganger i sekundet. Mønstre laget av blinkene oversettes til seriekoder som kan leses av teleskoper på bakken, og identifiserer en satellittes eier og koordinater.
Fordi ELROI drives av sin egen solcelle, kan den fortsette å "snakke" med jorden etter endt levetid for satellitten. Og fordi ELROI er liten og lett og krever ingen ekstern strøm, kan den lett festes til deler av romvareverktøy som ikke har radiosendere, for eksempel rakettene som skyter satellitter ut i verdensrommet og avvikles som fritt flytende søppel.
Ved å tilveiebringe sporbare data for enkeltobjekter i den stadig økende skyen av romrester, kunne ELROI spille en kritisk rolle i retning av å kollidere. Det kan til og med overvåke radiosendinger i fungerende satellitter og varsle operatører når kommunikasjonen blir forstyrret, sa Palmer.
"Utover identifikasjonsfunksjonen kan den også brukes som en diagnostisk funksjon med lav båndbredde. Så det vil også bidra til å redusere mengden ødelagte satellitter i verdensrommet," la han til. "Lisenskiltteknologi er bare en del av løsningen - men det er en viktig del."
Rakett forskning
Når raketter skyter satellitter inn i bane, brenner de vanligvis ut alt drivstoffet på en gang. Å fylle raketter med en type drivstoff som kan gjentas gjentatte ganger, kan imidlertid gi bakkeoperatører enda et alternativ for å holde satellitter trygge mot romstyrt, sa forskningsingeniør Los Alamos, Nick Dallmann, til Live Science.
"Det vi har jobbet med her i Los Alamos, er å lage en solid rakett der du kan starte den, stoppe den og så starte den på nytt," sa Dallmann, prosjektleder for utviklingen av denne nye metoden. Å kunne reignere en rakets drivstoff selv etter at en satellitt har oppnådd bane kan gjøre at maskinvare i rommet kan skifte kurs for å unngå potensiell kollisjon, forklarte han.
"Vi har modnet konseptet der raketten vår er en nyttelast integrert i en satellitt," sa Dallmann. "Potensielt, mange år etter at satellitten har skilt seg fra øvre etappe for utsettingskjøretøyet, kan nyttelasten vår bli bedt om å utføre en nødmanøvre for å unngå kretsløp.
Siden 1960-tallet har forskere visst at raskt dekomprimering av forbrenningskammeret i en rakett med fast brensel kan slukke forbrenningen etter antennelse. For Dallmann og kollegene var utfordringen å lage et gjenbrukbart tenningssystem kombinert med en mekanisme for raskt å dekomprimere drivstoffkammeret.
En annen utfordring var hvordan reignere drivstoffet, ettersom antennere vanligvis blir ødelagt av den første forbrenningen. For å løse dette bestemte forskerne seg for å ikke bruke den konvensjonelle pyrotekniske tenningen. I stedet eksperimenterte de med å separere vann til hydrogen og oksygen i forbrenningskammeret og deretter antente dem ved hjelp av en elektrode for å generere en gnist. Deretter slukket forskerne forbrenningen gjennom dekompresjon.
"Vi har kunnet utvikle dette til et punkt der vi kan utføre flere brannskader i rekkefølge i en liten rakett," sa Dallmann. De neste trinnene vil omfatte tester i bane, "hvor vi ville utføre flere brannskader ombord i en kubikk," sa Dallmann.
